什么是电泳显示技术

【中心议题】

•        *电泳显示技术的原理
•        *电泳显示技术发展现状及趋势

【解决方案】

•        *利用带荷电的胶体颗粒可在电场中移动的原理
•        *通过电极间带电物质在电场作用下的运动实现色彩交替显示

电泳显示是利用带荷电的胶体颗粒可在电场中移动的原理，通过电极间带电物质在电场作用下的运动实现色彩交替显示的一种显示技术，以这样一个电泳单元为一个像素，将电泳单元进行二维矩阵式排列构成显示平面，根据要求像素可显示不同的颜色，其组合就能得到平面图像。电泳显示器主要有扭转球型电泳显示（Twisting Ball Display，TBD）技术、微胶囊化电泳显示（Microencapsulated Electrophoretic Display，MED）技术、微杯型（Microcup）电泳显示技术，逆乳胶电泳显示（R-verse Emulsion Electrophoretic Display，REED）技术等。

2.3.1技术原理

扭转球型电泳显示，是在透明塑料的密封腔体中，充满油性液体，液体中分散着黑白双色球微粒，白色半球反射光，黑色半球则吸收入射光。通过氧化铟锡电极和驱动电路控制加载电场，在脉冲电压的作用下，由于偶极子的扭矩力，小球就在液体中发生转动实现显示，并通过驱动电压调整球体的旋转角度和排列的有序度，控制图像灰度。通过改进制造设备和工艺，可以改变球的构成，使得黑白两色球微粒成为有色透明的多色球微粒。也可以制造全透明球微粒，并在半球体切面上植入一个半透明的滤色片。这样，当滤色片处于与显示屏平面垂直状态时，球是看不到的，在滤色片与显示屏平面平行时，就会出现滤色片颜色，就可能获得

彩色显示。

微胶囊型电泳显示是先将电泳粒子和绝缘悬浮液包封于微胶囊内，再将微胶囊置于电极间。一个微胶囊内分散有许多带正电的白色粒子和带负电的黑色粒子，正、负电微粒子都分布在微胶囊内透明的液体也就是分散介质当中。当从非显示面加正电场时，微胶囊内带正电的白色粒子移动并聚集在显示面，这时显示为灰色；反之，当从非显示面加负电场时，带负电的黑色粒子移动并聚集在显示面，这时看起来就是黑色。这些粒子由电场定位控制，即该在什么位置显示颜色是由一个电场控制的，控制电场由带有高分辨力显示阵列的底板产生。通过加铺彩色滤光膜、控制电泳速度和增加子像素等方法，来实现彩色电泳显示。

微杯型电泳显示器发出的一种电泳显示技术，其原理是将带电微粒分散在染色的绝缘溶剂中构成胶体电泳液，将其封装在特制的微杯中，对该分散体系施加电场，带电粒子在库仑力作用下发生电泳。通过改变电场方向，使某一颜色的带电颗粒定向泳动，并透过透明电极板而显示。

逆乳胶电泳显示器是Zikon公司所研发的新型显示模式，主要是利用逆乳胶的电泳特性达到显示的目的。逆乳胶电泳显示器的构造是由两片镀上ITO电极的玻璃基板，中间注人逆乳胶溶液，选择极性染料使极性相（也就是微胞内部）呈现色彩。在适当的电场强度及频率下，控制微胞均匀分布在较宽的电极上或均匀分布在溶液中，可使显示器呈现微胞内染料的色彩，也可以利用电场的强度与频率，控制微胞聚集在较窄的电极使显示

器面版呈现透明状态。

2.3.2研发进展

电泳显示器具有易读性、柔软性、双稳态特性和低功耗等优点，成为人们广泛关注的焦点。E-Ink，Lucent、飞利浦、三星、柯达、施乐、IBM、索尼、东芝、佳能、爱普生、摩托罗拉等多家国际知名公司都在涉足电泳类显示器件的研发，且已经有电泳柔性显示器件产品问世。1975年，施乐的PARC研究员Nick Sheridon率先提出电子纸和电子墨的概念。2007年E-Ink与Seiko合作推出了可弯曲的手表外，E-Ink与索尼、金科、eREAD等公司合作推出了电子书；诺基亚发布了概念手机Nokia888；三星与LPL则在电泳显示介质上加装彩色滤光片，形成彩色化。台湾元太的电子纸显示器技术在已成功量产，包括Amazon、索尼等国际大厂所推出的电子书产品，其所使用的面板皆由元太提供。2008年8月爱普生宣布成功开发出13.4 in电子纸，分辨力达到3 104×4 128，精度达高达400 DPI（每英寸点数），上面的文字和图像看起来就像在真纸上一样的清晰。汉王科技推出国内首款使用电子纸为显示屏的电纸书，采用5 in的EPD电子纸，分辨力800×600 DPI。

2.3.3下一步研究方向

目前，几乎所有的电泳显示技术都不成熟。改善和解决以下问题是今后柔板显示技术的发展方向：响应速度比较慢，无法表达足够连贯的视频画面，因为电泳技术依赖于粒子的运动，用于显示的开关时间非常长，长达几百毫秒，这个速度对视频应用是不够的，应开发用于电泳显示的使开关时间达到几十毫秒甚至更快的电泳技术；全彩色显示技术等还有待于进一步改进；制造工艺复杂，对材料要求高，成本较高。

电泳显示技术现在还处于研究阶段，开发应用刚刚起步，还有许多科学与技术问题需要解决。应该抓住机遇，在该领域跟踪国际最新的研发趋势，抓住课题的核心科学问题，结合材料功能化问题选择合适的材料或合成新的先进材料，为高性能电泳显示材料的设计提供理论基础。同时解决产业化中每一步的技术问题，最终研发具有自主知识产权的电子纸张并能产业化。